一、實測天體物理
自50年代開始上海天文台利用佘山底片庫所保存的、攝於本世紀早期的天文底片，測定疏散星團（包括星協）天區恆星的相對自行。70年代以後，從事利用統計方法確定疏散星團自行成員的研究，並實際套用於星團成員確定。1985年出版的《42個疏散星團成員表》是這一工作具有代表性的成果。該書第一次提供了有關疏散星團成員確定的均勻樣本。
1975年，上海天文台與紫金山天文台、北京天文台合作，利用紫金山天文台的40厘米雙筒折射望遠鏡以及北京天文台60/90厘米施密特望遠鏡和40厘米雙筒望遠鏡，對蛇夫——天蠍暗雲區等若干恆星誕生區的新耀星進行系統的搜尋，拍攝了數千張底片，發現了12顆新耀星，並為國外同行所引用，其中有2顆已為國際天文學聯合會所命名。同時還發現了數十顆長周期變星、星雲變星、金牛T型星可疑變星。這類新變星如得以確認，將對現有的恆星演化理論提出挑戰，因而受到國內外學者的重視。
80年代中，上海天文台與北京天文台、加拿大Dominion天文台合作，觀測20多顆密近雙星，確定了分光軌道解，對其中7對雙星同時又確定了測光軌道解和絕對參量，測定精度均達1～2%。5對大熊W型食雙星的分光軌道解測定精度比國外同類工作提高了一倍至一個量級，而且是首次測定的分光軌道解。
1984年1月7日，上海天文台開始掩星的光電觀測。1986年成功地測定了恆星SAО076608和SAО076613在月掩星過程中的光變曲線，並歸算出這兩顆恆星的角直徑。1987年12月8日，上海天文台與美國、日本天文台共同對324號小行星掩恆星SAО41263的現象進行了國際聯測，測定了這顆小行星的形狀和精確位置。
1987年，上海天文台開始進行星系團研究，對後發和室女兩個星系團進行了光度函式、質量、質光比、形態分層和質量分層效應、結構和次團結構，以及動力學模型等多方面的研究。
80年代後期，上海天文台用PDS測量機對恆星自行進行測定，測量工作由手工改為自動。同時，隨著時間跨度的增長，恆星自行測定的精度大為提高。
90年代起，上海天文台開始對若干中心聚度高、成員星數多、底片資料豐富的疏散星團進行天體物理研究，包括星團的赫羅圖、距離、大小、質量、光度函式和質量函式，分析星團內恆星的運動學和動力學狀態等。
二、空間天體物理
1978～1985年，上海天文台參與了我國高空科學氣球第一期工程。主要承擔的任務有：氣球觀測平台的控制——設計、製造用於天文觀測的反捻吊籃姿控系統；氣球運動參數的測定；紅外天文觀測。1979年1月，上海天文台成立紅外天文組。該組設計了二波段口徑為15厘米的太陽遠紅外球載望遠鏡、一波段口徑為15厘米快速掃描球載近紅外望遠鏡和―近紅外及―遠紅外口徑為10厘米的快速掃描球載望遠鏡。
1982年，上海天文台利用萬立方米級氣球，在中國科學院香河站成功進行太陽遠紅外觀測，獲得太陽在18微米處的遠紅外流量，從而計算了太陽在該波段的遠紅外亮度溫度。1985年，上海天文台成功地進行了銀河系中心及木星、天蠍α等紅外星的近紅外觀測。
1986～1988年，上海天文台、紫金山天文台及空間中心與日本宇宙科學研究所合作，開展從日本鹿兒島到中國華東地區的越洋高空科學氣球飛行和觀測。中日雙方測控和回收了從日本鹿兒島起飛的體積從5000立方米到5萬立方米高空氣球飛行的儀器吊倉共7次。在高空氣球越洋飛行中，對銀道面天區大尺度紅外掃描觀測，觀測到銀河系中心、銀道面、木星、土星、火星及一些亮晚型星的紅外輻射。
三、理論天體物理
1983年，上海天文台開始用數值模擬方法，研究星系與宇宙大尺度結構。在引進國外的泊松（Poisson）解的基礎上，建立能適用於旋渦星系、橢球星系、宇宙大尺度結構的一整套比較完善的數值模擬程式。特別在宇宙大尺度結構的模擬算法中，建立更有效的短程力的計算方法，與國外同類算法相比，速度更快，節約計算機機時。利用這套程式，進行了小質量星系對橢圓星系的貫穿，橢圓星系在潮汐力作用下的形態，三軸橢圓星系初始速度彌散度分布對演化的影響，考慮恆星形成對旋渦星系旋臂維持的影響及宇宙大尺度結構絕熱模式的演化等研究。
1984年，上海天文台開始量子宇宙學和黑洞物理學研究，主要工作內容有早期宇宙的性質、經典和量子蟲洞的性質、黑洞的時空性質和輻射等。
1986年，上海天文台開始對旋渦星系中巨分子雲形成進行研究。對巨分子雲是由小質量分子雲經非彈性碰撞而成團的形成機制進行了模擬試驗。結果表明，當碰撞是幾乎完全非彈性情況下，巨分子雲的形成是有效的；旋臂結構在一定程度上對巨分子雲的形成起促進作用。
